Top.Mail.Ru
Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное...
27 декабря 2015 в 01:05

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

Это продолжение заметки о технологических/балансовых потерях энергоресурсов (природного газа и электроэнергии) и методах их локализации.
Вкратце о подоплёке проблемы.
Задача: оперативно (то есть быстро и качественно) ежесуточно выполнять анализ распределения энергоресурса (природного газа или электроэнергии) путем мониторинга часовых данных приборов учета. Приборов учета может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч. Исполнитель – в единственном экземпляре.
Предположение: Распределение энергоресурса (природного газа и электроэнергии) выполняется по гармоническому закону. Скорее, это не предположение, а утверждение, потому что газотранспортная система (и энергосистема в том числе) за сутки реально делает два «вдоха» (утренний и вечерний максимумы) и два «выдоха».
Решение: блок часовых данных (за период в несколько суток) трансформировать из амплитудно-временного представления в спектральное. Инструмент обработки данных – быстрое преобразование Фурье (Fast Fourier Transform).
Уже первый этап исследования проблемы дал положительный результат (ссылка на софт ниже). «Вылавливаются» приборы учета, работающие вне граничных условий («вылет» за нижнюю или верхнюю границу диапазона измерений), с «остановами» распределения и просто с аномальным распределением (возможно – влияние «человеческого фактора»).
Примечание. Сегодня на сайт выложил исходники первого варианта программы – с однократным Fast Fourier Transform. Если нужно (на паскале, IDE CodeTyphon 5.50) – здесь ссылка для скачивания в начале страницы сайта.
Пожалуй, самое слабое место первого этапа – искусственная нормализация исходных данных. Из-за большого разброса амплитуд часовых данных пришлось сначала «опускать» «первичку» к нулевому значению, а затем приводить максимум к единице.
Ничего не нужно делать с первичными данными, если после первого преобразования Фурье выполнить эту же операцию с полученным спектром. Результатом будет очень интересная «гребенка», у которой как-то само собой формируются два критерия оценки качества распределения энергоресурса (проверка выполнялась на нескольких сотнях объектов): во-первых, среднее значение ординаты при нормальном (типовом) распределении не должно превышать 2; во-вторых, отношение максимального значения ординаты к среднему значению также не должно превышать 2. Эти закономерности уже без всяких натяжек позволяют автоматизировать процесс оценки работы приборов учета, то есть анализ распределения энергоресурсов можно поручить не человеку, а АСУ ТП.
Сразу оговорюсь, что число «2» выплыло при анализе работы газораспределительных (ГРС) и газоизмерительных (ГИС) станций. Для энергосистемы границы адекватности для приборов учета, возможно, будут другие.
Ну и «вишенка на тортике» — законы суточных изменений потоков газа через газоизмерительные станции полностью соответствуют таковым для газораспределительных станций.
Ниже приведены скрины из пока еще недописанного софта (рабочая версия будет готова только после Рождественских). Все примеры – ГИС.
Конечный результат будет представлен тремя графиками – амплитудно-временным, первым преобразованием Фурье и вторым преобразованием. Правый верхний угол скринов – отображение численных значений критериев оценки качества распределения. Хочу обратить внимание, что анализируется не перепад объемов распределения за весь временной интервал (в приведенных примерах – 16 суток), а внутрисуточные изменения потока газа.

Промышленный поставщик природного газа (норма):

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

Магистральный переток газа (норма):

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

Региональный переток газа (норма):

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

Магистральный переток газа – аномальные изменения часовых объемов:

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

Региональный переток газа – «останов» прибора учета:

Оперативный контроль распределения энергоресурсов: двойное преобразование Фурье

374
Комментарии (2)
  • 4 января 2016 в 07:01 • #
    Ruslan Akhmetzyanov

    а какой профит в этих расчётах?

  • 4 января 2016 в 10:02 • #
    Евгений Кириченко

    Один из инструментов для локализации балансовых потерь газа. Ежесуточный оперативный контроль.